《土力学与地基基础》第十一章 地震区的地基基础

第11章地震区的地基基础

1、地震的成因类型

地震按其成因，可分为下列4类：

（1）构造地震

由地壳的构造运动，使岩层移动和断裂，积累的大量能量释放山来，引起地壳振动，称为构造地震。这种地震的持点：震动强烈，时间长，具有突发性与灾害性，影响范围广，世界上有90％的地震属于此类地震。例如，我国1966年河北邢台地震、1970年云南通海地震、1975年辽宁海城地震、1976年河北唐山地震与1988年云南澜沧耿马地震，以及1994年美国北里奇地震和1995年日本阪神地震都属于构造地震。

（2）火山地震

出火山活动引起的地震，称为火山地震。当高温的岩浆与炽热的气体从火山口喷发出来

时，也能引起地壳的振动。这类地震占世界地震次数的7％左有，多发生在日本、意大利和印尼等国家。火山地震能量有限，强度不大，影响范围小。

（3）陷落地震

由地下溶洞塌陷、崩塌或大滑坡等冲击力引起的地震，称为陷落地震。这类地震次数少，

只占世界地震次数的3％左右。陷落地震强度微弱，影响范围只有几km。

（4）激发地震

出于人类活动破坏了地层原来的相对稳定性引起的地震，称为激发地震。例如，修大型水库蓄水(相当于库区地面大范围加水压力)。深井注水以及核爆炸等所引起的地震。广东省某大型水库蓄水后，常发生激发地震。

2、地震震级

地震震级是表示地震本身强度大小的等级，作为衡量震源释放出能量大小的一种量度。每一次地震，具有一个震级，地震震级与能量的关系和地震大小分类。

震级每增加—级，能量约增加32倍。世界上已知的最大震级为8．6级。最早的原子弹爆炸所释放的能量与6级地震相当；氢弹爆炸则相当于7—8级地震。凡7级以上的浅源大地震，造成的灾害很大。

3、地震烈度的含义

（1）定义：地震烈度指受震地区地面影响和破坏的强烈程度。地震烈度与震级为两个不同的含义，不可混淆。

（2）地震烈度大小的因素：取决于震源释放能量的大小，并与震源深度、距震中的远近、震波传播的介质性质以及场地岩土情况等因素有关。如唐山地震震中的烈度为11度。

（3）基本烈度

一个地区今后一定时期(100年)内，一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度，称为基本烈度。这是以当地的地质、地形条件和历史地震情况和长期地震预报为依据的。100年为一般建筑物的使用年限。我国地震的基本烈度根据国家地震局编制的《中国地震烈度区划图》确定。

（4）抗震设防烈度

一个地区作为抗震设防依据的地震烈度称为抗震设防烈度，按国家规定权限审批、颁发的文件确定；—般情况下可采用基本烈度，如北京的抗震设防烈度为8度。

（5）设计烈度

各类不同建筑的抗震设计所采用的烈度为设计烈度。根据建筑物的等级与重要性，在抗震设防烈度的基础上，调整与确定设计烈度。

1）甲类建筑——特殊要求的建筑，如遇地震破坏会导致严重后果的建筑等，如核电站产生放射性物质的污染，剧毒气体的扩散，大爆炸和其它政治、经济、社会的重大影响等。必须按因家规定的批准权限批准。甲类建筑的地震作用，应

按专门研究的地震动参数计算。甲类建筑的抗震措施，应采用特殊的、规范规定

以外的设计方法和构造措施。

2）乙类建筑——国家重点抗震城市的生命线工程的建筑；包括医疗、广播、通讯、交通、供水、供电、供气、消防、粮食等等。乙类建筑的地震作用，应按本地区的设防烈度计算。乙类建筑的抗震措施，除抗震设计规范具体规定外，可按本地区设防烈度提高一度采取抗震措施，

3）丙类建筑——甲、乙、丁类以外的建筑，为大量的一般的工业与民用建筑。地震作用和抗震措施均按当地的设防烈度计算与考虑。

4）丁类建筑——次要的建筑。如遇地震破坏不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑等。抗震计算一般按当地的设防烈度，与人员伤亡无关的建筑酌降。抗震措施可按本地区设防烈度降低一度采取抗震措施，但设防烈度为5度时可不降低。

4、建筑场地类别与震害

（1）各类场地土的震害

1）坚硬场地土：稳定岩石是抗震最理想的地基，震害轻微

2）中硬场地土：为粗粒的砂石，震害较小。

3）软弱场地上：尤其覆盖层厚度大时，震害最严重。

（2）地基液化失效

1）土质为疏松或稍密的粉砂、细砂或粉土

2）上层处于地下水位以下，呈饱和状态；

3）遭遇大、中地震。

（3）地基液化的机理

饱和松砂与粉土主要是单粒结构，处于不稳定状态。在强烈地震作用下，疏松不稳定的砂粒与粉粒移动到更稳定的位置；但地下水位下土的孔隙已完全被水充满，在地震作用的短暂时间内，土中的孔隙水无法排出，砂粒与粉粒位移至孔隙水中被漂浮，此时土体的有效应力为零，地基丧失承载力，造成地基不均匀下沉，导致建筑物破坏。

5、地震滑坡和地裂

（1）地震滑坡和地裂的原因

一面临空的河岸、海滨与土坡，在地震加速度作用下产生附加惯性力，使边坡土体的下滑力增加，同时抗滑的内摩擦力降低。这两个不利因素叠加，可能破坏原来处于平衡状态的土坡的稳定性，发生失稳滑坡。滑坡体的坡顶由于土层错动，往往产生地裂。

振动对土体的力学影响为：①土的强度降低；②地基产生附加沉降；③砂土

与粉土产生液化，④粘性土产生触变。其根本原因为振动使土的抗剪强度降低。

（2）振动对土的抗剪强度的影响

①振幅大强度低

②砂土的tgΦ随振动加速度增大而减小。

6、粘性土的触变现象

（1）定义，饱和粘性土在遭受外力扰动下，土的强度急剧降低，甚至发生流动；静置后，随时间的增长，强度又逐渐恢复的现象，称为触变。对此现象最简要的解释为：原来粘性土的矿物颗粒表面带负电荷，与阳离子和定向水分子处于静平衡状态。土受扰动后，破坏了平衡，定向水分子被打乱，土的结构被破坏，因而土的强度降低。当静置一段时间后，土粒与水分子重新排列，土的结构恢复，出而强度又重新恢复。这是粘性土结构性的表现，与砂土液化有本质不同。

（2）应用：软弱地基处理中，如软土基槽下夯入碎石、砂垫层或灰土垫层压实或重锤夯实过程中，可能产生土的触变现象，在粘性土中打桩，可利用触变现象一气呵成打到设计高程；若中途停顿，则阻力会大大增加。此外，在地霞或其它振动作用下，可能使粘性土强度降低引起边坡滑塌等现象。都应注意。

7、地基基础抗震设计

（1）抗震设计基本原则

1）方针

抗震设计应贯彻执行“以预防为主”的方针。使建筑经抗震设防后，减轻建筑的地震破坏，避免人员伤亡，减少经济损失。

抗震设防是以现有的科学水平和经济条件为前提，要求“小震不坏，大震不倒。

①当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理，仍可继续使用；

②当遭受本地区设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理，仍可继续使用；

③当遭受高于本地区设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

2）选择有利场地

尽量选择对抗震有利的地段，避开不利的地段，禁止在危险地段建设。

①对建筑抗震有利的地段：坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等。

②对建筑抗震不利的地段：软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸相边坡边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均